β＋壊変

β^＋壊変は、放射性崩壊の一種であり、原子核内の陽子が中性子に変換される過程で発生する。このとき、陽電子（β^＋粒子）と電子ニュートリノが放出される。

1. β⁺壊変の反応式

陽子→中性子＋陽電子＋電子ニュートリノ

2. β^＋壊変の仕組み

• 陽子の変換: 陽子が中性子に変わる際に、陽電子（反電子）とニュートリノが放出される。
• エネルギー条件:
  • 核内での質量差（エネルギー差）が1.022 MeV以上である場合にのみ、β^＋壊変が起こる。
  • この閾値エネルギーは、陽電子と電子ニュートリノの生成に必要なエネルギーに対応する。

3. 具体例​

¹⁸Fは医療用イメージング（PETスキャン）に利用される放射性同位体であり、β^＋壊変を起こして酸素18に変わる。

4. 放出される粒子

• 陽電子 (e＋):
  • 陽電子は電子の反粒子であり、正の電荷を持つ。
  • 陽電子は物質中の電子と衝突すると消滅し、2つの511 keVのガンマ線が発生する。
• 電子ニュートリノ
  • 電荷を持たず、非常に軽い粒子。検出は非常に困難である。

5. β^＋壊変の特徴

• エネルギー分布: 放出される陽電子とニュートリノは、崩壊時のエネルギーを分け合うため、陽電子のエネルギーは連続スペクトルを持つ。
• エネルギー閾値: β^＋壊変を起こすためには、母核の質量エネルギーが娘核よりも少なくとも1.022 MeV大きくなければならない（陽電子生成に必要なエネルギー）。

6. β^＋壊変の応用

医療分野

• PETスキャン（Positron Emission Tomography）:
  • 放射性同位体
    ¹⁸Fが体内でβ^＋壊変を起こし、陽電子が電子と消滅してガンマ線を放出する。このガンマ線を検出して画像を生成する。

7. β^＋壊変と電子捕獲

• 電子捕獲 (Electron Capture):
  • 陽子が軌道電子を捕獲して中性子に変わる過程は、β^＋壊変と競合する反応である。
  • 原子核のエネルギー状態や電子密度に依存して、どちらの反応が優勢になるかが決まる。